Fe-Mn-A1-Si系TRIP／TWIP钢激光焊接接头的微观组织研究.pdf

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1、第32卷第3期电子显微学报Vo1．32．No．32013年6月JournalofChineseElectronMicroscopySociety20l3—06文章编号：1000—6281(2013)03—0211．O8Fe—Mn—A1一Si系TRIP／TWIP钢激光焊接接头的微观组织研究谢盼，伍翠兰，艾倍倍，陈汪林，陈燕，陈亚(湖南大学材料科学与工程学院高分辨电镜中心，湖南长沙410082)摘要：采用光纤激光器对两种锰含量分·l为20wt．％和29wt．％的Fe—Mn—AI—Si系TRIP／TWIP钢进行激光焊接。利用扫描电子显

2、微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射仪(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)对接头的显微组织进行研究。结果表明：靠近熔合线的焊缝组织以柱状晶为主，而焊缝心部为细小的等轴晶且出现大量A1N纳米颗粒；焊缝组织的孪晶界比例比母材的大幅度降低，但仍然达到了15．8％；熔舍线宽1m，富Fe、Mn而贫Al、Si；焊缝在凝固过程中，先形成一奥氏体，当遇到应力集中时发生局部8一马氏体的相变来缓解应力，避免裂纹形成。关键词：TRIP／TWIP钢；激光焊接；背散射电子衍射；微观组织中图分类号：TG142．1；TG113；TG456．7文

3、献标识码：Adoi：10．3969／j．1000—6281．2013．03．005相变诱发塑性(transformationinducedplasticity，焊接接头的微观组织，发现焊缝组织呈现不均匀性，TRIP)钢和孪生诱发塑性(twinninginduced靠近TWIP钢母材一侧的焊缝全部为奥氏体组织，plasticity，TWIP)钢都是低层错能的合金。因为而靠近TRIP钢母材一侧的焊缝组织主要为铁素TRIP／TWIP钢在应力应变过程中会发生相变和孪体¨。Mujica等还发现在Fe-25Mn一3A1．3SiTWIP生来释

4、放应力，因此该类合金具有高强度和优良塑钢的同种焊接中，焊缝中晶粒全部为奥氏体组性¨。根据已有文献对多种成分的Fe—Mn．A1．Si织¨。另外，TRIP／TWIP钢的合金元素在焊接过程系TRIP／TWIP钢的形变机制研究报道，得知这类钢中由于蒸发烧损和偏析行为也会造成化学成分的不的合金成分和微观组织对其相变行为及变形机制有均匀，例如，在Fe—Mn—C合金的焊接中，Mn和c发重要影响’。本课题组研究表明：Fe—xMn．3Si一生偏析，在树枝晶之间形成富C—Mn的区域，而树枝3A1合金中Mn含量的增加会使合金的形变机制从晶的中心则贫M

5、n和c。TRIP效应为主逐渐变成TWIP效应为主，例如Fe一目前对于Fe．Mn—A1一Si系TRIP／TWIP合金的异20Mn一3Si一3A1在室温下变形过程中主要以TRIP效质焊接接头的微观组织研究甚少，对焊缝区域的微应为主，而Fe．25Mn．3Si一3A1在室温下变形过程中观精细结构还缺乏系统的研究。例如焊缝在凝固过主要以TWIP效应为主’。程中是否发生马氏体相变?焊接过程是否会引入其TRIP／TWIP钢作为汽车结构件不仅要求这类它的元素?等等。本文采用光纤激光器对锰含量不材料具有优良的力学性能，而且应该具有良好的焊同的Fe

6、．Mn—A1．Si系TRIP／TWIP钢进行异质焊接，接性能。激光焊接具有热输入量小、焊接速度快、热发现该类合金的焊接性能优良，拉伸试验中的所有影响区小的优点，可获得高质量的焊接接头，因此激断口都出现在TwIP钢的母材而不是出现在焊缝或光焊接在工业上已被大量应用。但激光焊接和其它者热影响区。在焊缝组织的表征上，本文主要采用焊接方式一样，也会产生热影响区、合金元素的挥扫描电镜及其附件电子背散射衍射技术和能谱仪、发、溶质原子偏析等问题。因此，学术上和工透射电镜及其附件能谱仪研究了激光焊接接头的微业上需要对每一种新材料的焊接特性进行研

7、究。关观组织结构。发现激光焊接引入了N使得焊缝中于TRIP／TWIP钢的焊接工艺和焊接组织也有一些形成大量的A1N纳米颗粒，该类纳米颗粒成为异质报道。Mnjica等研究了低锰TRIP／TWIP钢的异种形核点，大大提高形核率，细化晶粒；焊接过程中应收稿日期：2013—04—27；修订日期：2013—05—05基金项目：973项目(No．2009CB623704)；国家自然科学基金资助项目(No．51071064)．作者简介：谢盼(1987一)，男(汉族)，湖南人，硕士．E-mail：xppanda@126．corn通讯作者：伍翠兰

8、(1969一)，女(汉族)，教授，博士研究生导师．E—mail：cuilanwu@hnu．edu．cn212电子显微学报J．Chin．Electr．Microsc．Soc第32卷力集中区域可通过少量马氏体相变来松弛应力，防母材经过1000oC+0．5h退火处理后